1、引言

 

　　【壓縮機(jī)網(wǎng)】隨著化工行業(yè)的發(fā)展，化工裝置日趨大型化，為其配套的往復(fù)壓縮機(jī)組也越來越大型化。為提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型，減少機(jī)組的占地面積，提高檢維修的方便性，大型機(jī)組的零件開發(fā)都需嚴(yán)格優(yōu)化。但是零件尺寸大、質(zhì)量重、檢維修空間緊湊，是大型機(jī)組的特點(diǎn)，所以開發(fā)研制合適的檢修工具非常重要。本文研究的就是一種大型機(jī)組連桿的吊裝安裝裝置。

 

　　如果同小型機(jī)組安裝，直接采用吊繩安裝連桿，安全性無保障，操作人員費(fèi)力、效率低下，而且極易磕傷連桿、機(jī)身滑道等零件表面，造成損失。本文研究的連桿吊裝裝置使安裝過程簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、可靠。安裝裝置的組成見圖1?；静僮鬟^程如下：s*先利用吊車將連桿體豎直進(jìn)入到機(jī)身內(nèi)腔，使連桿小頭順利落到滑道邊緣；然后通過調(diào)整手扳葫蘆使連桿逐漸轉(zhuǎn)為水平狀態(tài)，送入到機(jī)身滑道內(nèi)。 
 

 

　　2、解決的技術(shù)關(guān)鍵

 

　　吊裝裝置的方案（結(jié)構(gòu)）確定及設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算及強(qiáng)度試驗(yàn)。

 

　　（1）使用此裝置提高了安全性，同時(shí)減少了由于人的因素產(chǎn)生的質(zhì)量事故，穩(wěn)定的提高了產(chǎn)品質(zhì)量；

 

　?。?）此吊裝裝置徹底克服安裝費(fèi)時(shí)、費(fèi)力問題。即降低了工作強(qiáng)度，節(jié)省人力、物力的浪費(fèi)，又提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品的成本；

 

　　（3）保證連桿不直接與任何零件刮碰、減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度提高工作效率；

 

　?。?）解決大型往復(fù)機(jī)產(chǎn)品的連桿安裝問題，也為今后，新研制大型產(chǎn)品連桿安裝提供可靠保證。

 

　　3、方案

 

　　根據(jù)上述分析，連桿若想在垂直于曲軸軸向方向放入到機(jī)身內(nèi)腔，就必須使連桿被吊起時(shí)接近于豎直方向；然后連桿逐漸轉(zhuǎn)為水平狀態(tài)并深入到機(jī)身滑道內(nèi)。因此該連桿吊裝裝置包含采用工字型結(jié)構(gòu)的連桿吊具（如圖2所示），再配備吊繩、卸扣、手扳葫蘆等組合。吊具在使用過程中要保持不與機(jī)組零件發(fā)生碰撞干涉。通過Solid原Works模擬計(jì)算，連桿吊具在A點(diǎn)吊繩全部受力時(shí)連桿處于的傾斜角度，保證連桿順利裝入機(jī)身內(nèi)腔；B點(diǎn)吊繩全部受力時(shí)連桿可達(dá)水平狀態(tài)，保證裝入機(jī)身滑道。

 

　　4、強(qiáng)度計(jì)算

 

　　吊繩、卸扣、手扳葫蘆等本身就屬于吊具類，只要按要求選用相應(yīng)的規(guī)格即可完全滿足強(qiáng)度要求；連桿吊具屬于自制件，規(guī)格、材料等自行選擇，其強(qiáng)度一方面經(jīng)過計(jì)算，另一方面整體制成后還經(jīng)過有關(guān)部門進(jìn)行拉力測(cè)試實(shí)驗(yàn)，以確保安全性，在此不做詳細(xì)闡述。

 

　　連桿螺栓屬于產(chǎn)品零件，在安裝過程中需要利用這一零件，該件強(qiáng)度在整個(gè)連桿吊裝裝置研制中起著決定性作用，一定要經(jīng)過驗(yàn)算。根據(jù)工作過程，得出z*大受力狀態(tài)是圖3所示的吊裝位置。即起吊線與連桿的重力作用線重合的狀態(tài)是

 

　　連桿螺栓受力z*危險(xiǎn)的狀態(tài)，因此我們依據(jù)此受力狀態(tài)對(duì)連桿螺栓做了受力分析和強(qiáng)度校核計(jì)算。

 

　　4.1 對(duì)螺栓的受力分析

 

　　螺栓的受力分析簡(jiǎn)圖，如圖4所示。

 

　　其中：被吊連桿質(zhì)量：m=718kg（圖樣規(guī)定），取g=10N/kg，則G=m·g=7180N；AC距離：L2=390mm（圖樣規(guī)定）；BC距離：L1=650 mm（B點(diǎn)位置通過SolidWorks質(zhì)量特性計(jì)算得出的）；螺栓材料參數(shù)：抗拉強(qiáng)度Rm=800N/ mm²，屈服強(qiáng)度Re=650N/mm²（圖樣規(guī)定）。

 

　　由圖4，根據(jù)受力平衡可得

 

　　采用分段受力分析

 

　?。?）當(dāng)X＜L2時(shí)，受力圖如圖5所示

 

　　根據(jù)受力平衡可得

 

　　（2）當(dāng)L2＜X＜L1+L2時(shí)，受力圖如圖6所示根據(jù)受力平衡可得
 

　　F（X）=F2-F1=G=7200N         （5）

　　M（X）=-G·（L1+L2-X）        （6）

 

　　通過公式(3)(4)(5)(6)可得到螺栓的剪力圖和彎矩圖[1],如圖7所示。

 

　　4.2 強(qiáng)度校核計(jì)算

 

　　通過圖7可知C點(diǎn)是螺栓的薄弱點(diǎn)，該處直徑D=65mm（圖樣規(guī)定）。

 

　　則C點(diǎn)截面的z*大彎曲正應(yīng)力為

  

　　C點(diǎn)截面的切應(yīng)力為

 

 

　　應(yīng)用二向應(yīng)力狀態(tài)分析的解析法，求其主應(yīng)力，假定C截面處存在危險(xiǎn)應(yīng)力點(diǎn)D，D點(diǎn)處單元體的應(yīng)力狀態(tài)如圖8所示。

 

　　其中

　　=173.6MPa

　　=0MPa

　　=-3.6MPa

　　求得z*大z*小的正應(yīng)力

 

 

 

　　按照主應(yīng)力的記號(hào)規(guī)定，單元體上的3個(gè)主應(yīng)力分別為

 

　　連桿螺栓的材料為42CrMoE，屬于塑性材料，宜采用第三強(qiáng)度理論校核
 

 

 

　　5、吊具強(qiáng)度檢測(cè)

 

　　吊具經(jīng)專業(yè)吊具制造商制造，并委托省安全科學(xué)研究院檢測(cè)。按圖3受力狀態(tài)進(jìn)行拉力試驗(yàn)，試驗(yàn)拉力為設(shè)計(jì)值的1.5倍。

 

　　6、操作程序

 

　　6.1 安裝操作程序

 

　?。?）連桿及吊具按照?qǐng)D1所示（件號(hào)：1、2、3、4、5、6） 進(jìn)行安裝，并調(diào)整2個(gè)手扳葫蘆，使連桿盡量處于豎直狀態(tài)來滿足其放入到機(jī)身內(nèi)腔要求。

 

　?。?）將安裝列的曲軸拐徑置于安裝列滑道對(duì)面的側(cè)下方位置，以便留出連桿的安裝空間，分別調(diào)整2個(gè)手扳葫蘆，使連桿逐漸轉(zhuǎn)為水平狀態(tài)，同時(shí)吊車慢慢向機(jī)身滑道側(cè)移動(dòng)，使連桿逐漸深入機(jī)身滑道內(nèi)，這個(gè)過程中2個(gè)手扳葫蘆和吊車要相互配合，使連桿不與任何零件產(chǎn)生刮碰。

 

　?。?）當(dāng)連桿深入到機(jī)身滑道內(nèi)，達(dá)到工作狀態(tài)時(shí)，盤轉(zhuǎn)曲軸，使曲軸拐徑與連桿大頭瓦完全貼合（此過程需要通過手扳葫蘆對(duì)連桿進(jìn)行微量調(diào)整）。

 

　?。?）卸下連桿吊裝裝置。

 

　?。?）安裝連桿蓋、緊固連桿螺栓。

 

　　連桿安裝操作過程結(jié)束。

 

　　6.2 拆卸操作程序

 

　　（1）卸下十字頭銷，將連桿與十字頭脫開；

 

　?。?）卸下連桿蓋；

 

　?。?）將連桿吊裝裝置安裝于連桿上；

 

　?。?）盤轉(zhuǎn)曲軸，使曲軸的拐徑置于對(duì)面列的

 

　　側(cè)下方位置；

 

　?。?）按照6.1操作程序逆順序?qū)⑦B桿取出；

 

　　（6）卸下連桿吊裝裝置。

 

　　連桿拆卸過程結(jié)束。

 

　　7、結(jié)論

 

　　該裝置z*終解決了大型往復(fù)壓縮機(jī)連桿安裝（拆卸）過程中的吊裝問題。投入使用以來，杜絕了由于人為因素產(chǎn)生的質(zhì)量事故，提高安全性，保證產(chǎn)品安裝質(zhì)量；同時(shí)操作便捷簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，降低工作強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，解決了大型往復(fù)壓縮機(jī)連桿安裝問題，受到操作者的普遍認(rèn)可。

 

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004：118-248.